Nei moderni sistemi elettrici, la protezione contro le sovratensioni è un elemento cruciale per garantire il funzionamento sicuro e stabile delle apparecchiature. Tuttavia, termini come SPD (protezione da sovratensione), il soppressore di sovratensione e lo scaricatore di sovratensione sono spesso utilizzati in modo intercambiabile nel settore, il che porta a una selezione e un'applicazione errate.
Questo articolo chiarirà sistematicamente le differenze fondamentali tra queste tre tecnologie per aiutarti a stabilire una chiara comprensione dei concetti di protezione e costruire una “linea di difesa” efficace.”
Sebbene tutti e tre condividano lo stesso obiettivo, trasferire o assorbire l'energia di picco, i loro progetti, standard e scenari applicativi differiscono fondamentalmente.
Scaricatore di sovratensione: utilizzato principalmente nei sistemi di alimentazione a media e alta tensione (come linee di trasmissione e distribuzione e sottostazioni). Il suo scopo principale è proteggere l'isolamento delle linee e delle apparecchiature del sistema di alimentazione, prevenendo guasti al sistema causati da sovratensioni esterne derivanti da fulmini diretti o tensione indotta da fulmini. Funziona come una “valvola di sicurezza” per il sistema di alimentazione.
Surge Protector (SPD): questo è un termine standard utilizzato nei sistemi elettrici ed elettronici a bassa tensione. Il suo scopo principale è proteggere gli impianti elettrici e le apparecchiature elettroniche sensibili all'interno degli edifici dai danni causati da sovratensioni transitorie derivanti da impulsi elettromagnetici di fulmini o operazioni di commutazione. Funziona come un “buffer” tra le apparecchiature e le sovratensioni.
Soppressore di sovratensione (SPS): in genere si riferisce a prodotti di tipo consumer plug-in a bassa tensione. La sua funzione è simile a un SPD, ma di solito ha un livello di protezione e capacità inferiori. Il suo scopo principale è fornire una comoda protezione di base per le apparecchiature elettriche degli utenti finali.
Scaricatori di sovratensione: gestiscono livelli di tensione medio-alti, in genere superiori a 1 kV, e possono raggiungere centinaia di kV.
Interruttore di sovratensione (SPD) e soppressore di sovratensione: gestisce bassi livelli di tensione, in genere 1000 V CA o 1500 V CC e inferiori. I sistemi da 220 V/380 V comunemente utilizzati rientrano in questa categoria.
Protezioni da sovratensione: proteggono le infrastrutture elettriche come trasformatori, interruttori automatici e l'isolamento delle linee di trasmissione.
SPD: protegge i sistemi elettrici complessivi e le apparecchiature critiche all'interno degli edifici, come armadi di distribuzione, server di data center e sistemi di controllo industriale.
Soppressori di sovratensioni: proteggono dispositivi finali specifici come personal computer, televisori ed elettrodomestici.
Dispositivi di scarica di sovratensione (SPD): estremamente elevati. Progettato per scaricare l'energia della corrente di fulmine su larga scala proveniente da fulmini diretti o indotti nelle loro vicinanze.
SPD: da alto a medio e graduale. A seconda del luogo di installazione, vanno da centinaia di kiloampere (Classe I) all'estremità di distribuzione principale a migliaia di kiloampere (Classe III) all'estremità anteriore dell'apparecchiatura, formando un sistema di protezione coordinato.
Soppressori di sovratensione: inferiori. La capacità di scarica è generalmente inferiore a 10 kA (forma d'onda 8/20 μs), adatta a gestire l'energia di picco residua e i disturbi localizzati.
Scaricatori di sovratensione: installati nel punto di ingresso o nodo critico del sistema di alimentazione, come torri di trasmissione, lato della linea in uscita delle sottostazioni e lato ad alta tensione dei trasformatori di distribuzione da 10 kV.
SPD: installato in fasi a diversi livelli del sistema di distribuzione dell'alimentazione a bassa tensione secondo il concetto di zona di protezione contro i fulmini (LPZ): come la scatola di distribuzione principale di un edificio (confine LPZ 0-1), le scatole di distribuzione al piano (confine LPZ 1-2) e l'estremità anteriore degli armadietti delle apparecchiature (confine LPZ 2-3).
Limitatori di sovratensione: installati nel punto di utilizzo più distante, cioè sulla presa o come funzione integrata di una presa multipla.
Scaricatori di sovratensione: conformi agli standard del settore energetico, come la serie IEC 60099 e GB 11032 (scaricatori di sovratensione AC gapless a ossido di metallo).
SPD: conforme agli standard internazionali/nazionali per i dispositivi di protezione da sovratensione a bassa tensione, come la serie IEC 61643 e GB/T 18802.1. Questi standard definiscono chiaramente i test e le classificazioni di Classe I, II e III.
Soppressori di sovratensione: in genere sono conformi agli standard di sicurezza e prestazioni del prodotto, come UL 1449 (USA) ed EN 61643-11, ma l'obiettivo della valutazione è diverso da quello degli SPD a livello di sistema.
Scaricatori di sovratensione: sistemi di trasmissione e trasformazione di energia, centrali elettriche, nuove sottostazioni energetiche, distribuzione di energia industriale ad alta tensione.
SPD: edifici commerciali, data center, fabbriche, stazioni base di comunicazione, edifici intelligenti, strutture mediche.
Limitatori di sovratensione: Abitazioni, uffici, piccoli negozi, sistemi audiovisivi.
L’intero sistema di protezione energia-consumo può essere immaginato come una linea di difesa costiera:
Gli scaricatori di sovratensione sono come i frangiflutti delle profondità marine, resistono alle onde giganti più distruttive (fulmini diretti/sovratensioni dell'impianto).
Gli SPD (Classe I/II/III) sono come dighe, rivestimenti e porte di drenaggio multistrato, che indeboliscono progressivamente l'energia delle onde mentre si sollevano verso l'interno (sovratensioni indotte da fulmini/sovratensioni di commutazione).
I limitatori di sovratensione sono come le strisce di tenuta delle porte e delle finestre degli edifici, responsabili di bloccare eventuali tracce residue di umidità (sovratensioni transitorie residue e interferenze).
Questi tre componenti differiscono per intento progettuale, scenari applicativi e standard tecnici, ma in un sistema di protezione completo possono lavorare insieme per creare una protezione completa dall'ingresso della rete elettrica al livello del chip.
Più breve è il tempo di reazione, meglio è
Idea sbagliata: il tempo di risposta a livello di nanosecondi è l’indicatore principale della qualità di un protettore.
Chiarimento: il tempo di risposta è importante, ma non è l'unico indicatore. La limitazione della tensione (Up) è più critica, poiché determina la tensione di picco applicata alla fine al dispositivo. Un prodotto con una risposta leggermente più lenta ma un valore Su più basso può offrire una protezione migliore. I moderni SPD MOV (basati su varistori) hanno già tempi di risposta a livello di nanosecondi, con poca differenza tra loro.
Gli scaricatori di sovratensione offrono una protezione più forte rispetto agli SPD
Idea errata: poiché sono comunemente utilizzati nei sistemi ad alta tensione, gli scaricatori di sovratensione (SPD) sono superiori agli SPD a bassa tensione sotto tutti gli aspetti.
Chiarimento: i due hanno scenari applicativi diversi e non possono essere confrontati direttamente. Gli SPD sono progettati per resistere a un'energia diretta estremamente elevata dovuta ai fulmini, ma la loro tensione residua (livello di protezione) potrebbe essere ancora troppo elevata per le apparecchiature elettroniche sensibili. Gli SPD a bassa tensione sono progettati specificatamente per limitare la sovratensione a un livello sicuro per le apparecchiature; i due sono complementari, non sostituti.
Protezione SPD multilivello, semplicemente installata in serie
Idea sbagliata: collegando più SPD in serie online si ottiene automaticamente il coordinamento energetico.
Chiarimento: un semplice collegamento in serie può causare il guasto dell'SPD a monte, con il risultato che l'SPD a valle sopporta tutta l'energia e causa danni. Una corretta protezione multistadio richiede un coordinamento energetico e una progettazione del disaccoppiamento (solitamente utilizzando induttori di linea o dispositivi di disaccoppiamento dedicati) per garantire che ogni stadio avvii la scarica di energia nella sequenza progettata.
L'installazione del “soppressore di sovratensione” significa che tutto va bene
Idea sbagliata: collegando un dispositivo di protezione da sovratensione, tutti i dispositivi saranno completamente protetti.
Chiarimento: tali dispositivi forniscono solo il livello di protezione più elementare e hanno una capacità di dissipazione energetica limitata. Per grandi picchi di energia in ingresso dalla linea elettrica (come i fulmini trasmessi attraverso il sistema di distribuzione), la scarica primaria e secondaria deve essere eseguita utilizzando limitatori di sovratensione di Classe I/II installati nella scatola di distribuzione. Senza protezione a monte, il morsettiera è altamente suscettibile ai danni.
“Dispositivo di protezione contro i fulmini”=”Dispositivo di protezione contro le sovratensioni” ?
Idea sbagliata: i due sono completamente equivalenti.
Chiarimento: sono spesso usati in modo intercambiabile in contesti colloquiali e non standard. Tuttavia, in senso stretto:
Protettore di sovratensione: può riferirsi specificamente alle apparecchiature utilizzate per la protezione dai fulmini diretti o dai relativi shunt di grandi dimensioni (come parafulmini, calate, sistemi di messa a terra e SPD che soddisfano i requisiti di prova di Classe I).
Dispositivo di protezione contro le sovratensioni (SPD): termine più ampio che comprende tutti i dispositivi di protezione contro le sovratensioni indotte da fulmini e le sovratensioni di commutazione.
Conclusione: tutti i limitatori di sovratensione utilizzati nei sistemi interni sono un tipo di SPD, ma non tutti gli SPD sono adeguati a gestire le correnti di fulmine dirette (solo Classe I).
Scaricatore di sovratensione SPD VS
La chiave sta nel livello di tensione dell'applicazione e nell'oggetto da proteggere. Gli scaricatori di sovratensione vengono utilizzati per proteggere l'isolamento della linea nei sistemi di alimentazione a media e alta tensione; Gli SPD vengono utilizzati per proteggere le apparecchiature terminali nei sistemi di distribuzione e consumo di energia a bassa tensione.
Scaricatore di sovratensione VS limitatore di sovratensione
Questa è la differenza tra le apparecchiature di sistema ad alta tensione e quelle a bassa tensione. All'ingresso lato bassa tensione, gli SPD che soddisfano gli standard di prova di Classe I sono talvolta chiamati anche “scaricatori di sovratensione”, ma questo dovrebbe essere basato sulla terminologia standard.
Scaricatore di sovratensione VS soppressore di sovratensione
Questa è la differenza tra protezione a livello di sistema e protezione a livello di dispositivo. Il primo ha una capacità molto elevata e viene installato in ingresso all'impianto; quest'ultimo ha una capacità ridotta e si collega direttamente ad una presa.
Quale classe SPD viene utilizzata per lo scaricatore di sovratensione
In termini di posizionamento funzionale, lo scaricatore di sovratensione del sistema di alimentazione corrisponde ai prodotti di Classe I della categoria SPD di bassa tensione (che devono superare il test della corrente di fulmine 10/350μs).
Quale livello di protezione è più alto, SPD o scaricatore di sovratensione?
Questa domanda è imprecisa. Appartengono a diversi livelli di sistema. In termini di energia scaricata assoluta, i dispositivi di protezione da sovratensione ad alta tensione (SPD) sono più elevati. Tuttavia, in termini di capacità di limitare le sovratensioni a un livello sicuro per l'apparecchiatura, gli SPD a bassa tensione (in particolare di Classe II e III) hanno una progettazione più sofisticata.
Possiamo fare un confronto diretto in base alle loro capacità di rilascio di energia?
No. La capacità di scarica (ad esempio Imax) è significativa solo se confrontata con lo stesso standard di forma d'onda (ad esempio 8/20μs o 10/350μs). Le forme d'onda di prova per gli scaricatori di sovratensione ad alta tensione e gli SPD di Classe I a bassa tensione possono differire dagli standard, rendendo privi di significato i confronti numerici diretti. La selezione deve basarsi sugli standard e sui requisiti del livello di protezione del sistema in cui viene utilizzato.
Comprendere le differenze tra SPD, scaricatori e soppressori di sovratensioni è fondamentale per costruire un efficace sistema di protezione dalle sovratensioni. Gli SPD rappresentano la “linea di difesa pesante” per i sistemi di alimentazione, gli SPD costituiscono il “sistema di difesa principale a più livelli” degli impianti elettrici degli edifici, mentre i soppressori di sovratensione agiscono come “guardie del corpo aderenti” per le apparecchiature degli utenti finali.
Il successo della protezione non dipende dalla potenza di un singolo dispositivo, ma da un corretto coordinamento energetico basato sul concetto di zona di protezione contro i fulmini (LPZ), formando una catena di protezione senza soluzione di continuità dal punto di ingresso all'apparecchiatura.
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